蓄电池内阻测量及其应用

2007年 3月 25日第 24卷第 2期 通 镌 电潦 技 术 Mar．25，2007，Vo1．24 No．2 文章编号：1009—3664(2007)02—0063—02 蓄电池内阻测量及其应用 马广伟 ，景有泉，甘林川 (重庆通信学院，重庆 400035) 摘要：文章对蓄电池内阻测量法进行了探讨；分析了蓄电池 内阻测量的原理和方法；提 出了内阻测量与传统测量相 结合的通信用铅酸蓄电池测试维护方法。 关键词：蓄电池；内阻；测量 中图分类号：TM910．6 文献标识码：A The Internal Resistance Measurement for VRLA Battery and Its Application MA Guang—wei，JING You—quan，GAN Lin—chuan (Chongqing Communication Co llege，Chongqing 400035，China) Abstract：This paper discusses the measurement for internal resistance of VRLA battery，analyzes the theory and method，and presents the measure method and maintenance method for communication applications，which integrates both internal resistance measurement and the tradition measurement． Key words：VRLA；internal resistance；measurement VRLA电池作为通信系统的后备电源，对于确保 电电流，会对蓄电池造成伤害。 通信畅通起着非常重要 的作用。如何有效地维护 (2)交流法。交流法是电化学测量的重要方法，通 VRLA电池是通信电源维护部门非常关心的事情。 过给蓄电池施加一个交流低频小电流信号，测量其反馈 除了传统的放电测试、测量电压等手段，是否还有其他 电压值，通过电压与电流的比值，测量蓄电池的内阻。 更新、更好的方法呢?在 IEEE1188 1996中，提 当对蓄电池两端施5~IAI=Im． sin(27【ft)的交流 出了测量电池内阻的必要性，明确了单体电池内 电流时，产生的电压响应为： 阻测试至少每季度进行一次。内阻测量法作为一种快 △ =L sin(2aft+ ) 裴 喜孽 健康状况的方法而被越来越多的专业 阻抗为：z(厂)： 维护人员所接受 。 ⋯ ⋯ ’。 L—x 1 两种常用的蓄电池内阻测量方法 内阻测量是一个比较复杂的过程，目前主要有两 种方法，即直流放电法和交流法。 (1)直流放电法。所谓直流放电法就是在电压巡 检的基础上加上直流放电测量蓄电池的内阻。原理是 将蓄电池处于静态或脱机状态，通过外部负载进行大 电流放电，同时测量蓄电池的电压，通过蓄电池电压与 放电电流的比值，得出蓄电池的内阻。 这种方法的主要缺陷是： a．必须在静态或脱机的状态下才能实现直流法的 测量，无法真正实现蓄电池的在线测量，这样就不可避 免对设备运行安全性带来隐患；如果是静态，如此大的 电流是否对直流系统产生影响还不得而知；在脱机状 态下，如果测量时间较长，系统的安全隐患就会更大。 b．由于大电流放电，有的甚至达到上百安培的放 收稿 日期 ：2006—10-27 作者简介：马广伟(1981一)，男，硕士研究生，主要研究方向：军 事装备。 即阻抗是与频率有关的复阻抗，其模J z{= ／i= ， 相角为 (D。 从理论上讲，向电池馈入一个交流电流信号，测量 由此信号产生的电压变化即可测得电池的内阻。 图 1 同步检波方法测量蓄电池内阻 在实际使用中，由于馈入信号的幅值有限，电池的 内阻在微欧或毫欧级，因此，产生的电压变化幅值也在 微欧级，信号容易受到干扰。尤其是在线测量时，受到 的影响更大，采用基于数字滤波器的内阻测量技术和 同步检波方法可以部分克服外界干扰，获得比较稳定 的内阻数据。 同步检波方法电路结构简单，如图 1所示，由时钟 触发同步激励信号和检波电路的相位。 · 63 · 维普资讯 http://www.cqvip.com 2007年3月 25日第 24卷第 2期 违 往 电潦 梭 jI： Telecom Power Technologies M ar ． 25，2007，Vo1．24 No．2 2 内阻与容量的关系 大量的资料表明：单体电池在一定的放电电流、放 电量在 2() 8() 之间时，电池容量和电池内阻倒数 即电导之间存在线性关系。 而电池处于静置、浮充、充电或放电状态时，所测 得的电池电导值都有变化，所测量的值又随着时间的 推移而发生改变；电池在使用过程容量的大小和离散 分布情况同样在发展变化。电池电导与电池容量，很 难存在对应的直线关系。 文献[5]描述了作者对6 v／4 AhVRLA电池交流 阻抗测试的结果，表明了在电池剩余容量高于 4() 的 区间内，电池内阻几乎没有变化，并且几乎不受放电电 流的影响；当剩余容量小于 4() 时，电池内阻却明显 增大，并且放电电流越小，电池内阻增加越快。因此对 于容量在 8() 以上的在线使用 VRLA电池，是很难 利用其内阻值去评估电池的荷电态和预测电池的使用 寿命的。 只有单体电池在特定情况下其容量和电导之间存 在线性关系，但将单体电池所测的电导与容量的数据 关系，以统计角度推广到批量电池就无法适用了。 3 内阻测量法的应用 传统的蓄电池监控方式有浮充电压测试和电池容 量测试两种。 浮充电压测试用来检测对电池进行充电的外在充 电系统是否正常和判别电池质量状况，但浮充电压的 高低，大多数情况下不能准确及时反映电池的实际质 量状况。 电池容量测试有两种方式：一是传统的核对性放 电；二是对蓄电池进行浅放电，折算出电池容量。 电池容量测试有以下缺点：①最大的缺点就是不 能做到实时监控，特别是对已使用三年以上的国产电 池，在下一个核对性检测来临间，形成维护“真空”。② 蓄电池组放电后，对在紧急或突发情况下的供电无法 保障。③浅放电与电池质量状况之间关联性较差。 通过以上分析可以看出，目前通信用 VRI A电池 监控存在很大的漏洞。特别是经常性测试指标，即浮 充电压和电池性能状况之间的关联性极差。因此，新 的电池监控方式迫切需要被引入电池维护中。 以下是某通信大楼在变压器出现故障后，电池分 别间隔两次放电，且都满足了要求，在第三次放电(即 在倒换油机过程中)，出现了蓄电池组掉电，造成通信 阻断后，北京欣天普电气技术有限公司对通信用蓄电 池进行的电压和内阻测量数据： 通过以上数据可以看出，内阻与电池状况的关联 性要比电压与电池状况的关联性密切的多。 通过测量蓄电池内阻来判断电池的荷电状态经济 可靠、操作方便，已经引起国内外的普遍重视。一般情 况下，单体电池的内阻与其剩余容量的关系不是线性 的，但通过内阻值可以定性的了解蓄电池荷电状态。 当电池内阻与变化较大时，可以定性判定电池性能已 经大幅下降，并对其进行进一步的测量。 表 1 大楼机房测量数据(电池型号：2(n)Ah使用时间：6年) 序号 内阻m 电压／V 序号 内阻m 电压 V 序号 内阻m 电压 V 序号 内阻m 电压／V 1 (}．26 2．23 13 (J．52 2．26 1 EE既 2 26 13 0．49 2 26 ’ _】．35 2．24 14 【】．19 2．27 2 _】．32 2 21 14 (}．19 2．25 - 3 ()．45 2．21 15 4(砺 2．2() 3 O．38 2．26 15 ()．38 2．25 4 ()．20 2．3(J 16 (}．18 2．22 4 ()．62 2．24 16 0．43 2 24 3 ()．39 2 21 17 (L 37 2 25 3 【】．17 2．23 17 0．39 2 24 6 1)．19 2 27 18 O．42 2 21 6 (}．29 2 21 18 (J．41 2．27 7 0．48 2 23 19 (J．73 2．29 7 33 2．2(} 19 ()．38 2．25 8 0．53 2 25 20 【J．46 2．24 8 ()．46 1．24 2【J _】．45 2 21 9 【J 18 2 28 21 0．41 2．21 9 (J．37 2．27 21 (J．42 2．26 10 (1．35 2．24 22 0．35 2 25 1O 0．5f} 2 25 22 (J．37 2．23 11 U 36 2 25 23 f)．24 2 27 11 【】．31 2．23 23 幔38 2．26 12 ()．43 2．26 24 0 4(} 2．23 12 (}．36 2．24 24 0．19 2．2O 电池使用维护中，经常性维护测量电池内阻，定期 对电池进行核对性放电，这种结合方式与现有维护方 式相比有明显的改进。 内阻测量不仅可以用于蓄电池的日常维护，而且 可以用于蓄电池组的工程验收，尤其适用于各通信运 营商的电池组选型工作中。单纯依靠验收时测量电池 的电压和容量两个指标很难反应出电池的真实质量状 况，如果在电池验收neon上内阻均衡性指标，将其中内 阻值偏高或偏低的单体排除，选择电压均衡、容量充足 和内阻值均匀的单体来组成电池组，就可以大大延长 电池组的使用寿命。同样，不同技术水平的蓄电池厂 家生产的同等标称容量的蓄电池，其内阻是不一样的， 内阻值越小，一般来说，说明工艺水平越高，技术含量 也越高，因此通过测量不同厂家生产的同等标称容量 的蓄电池的内阻值，可以作为蓄电池选型的一项有参 考价值的指标依据。 参考文献： [1] 张纪元．阀控密封铅蓄电池的使用和维护EJ]．电源技术， 1997(12)：24—27． [2] 张志刚．蓄 电池 自动测速系统 的研究．电源世界 [J]， 2000，3：23—25． [3] 桂长清．阀控密封铅蓄电池电导测试原理和实践I-J]．电 源技术，1993，(23)：266—270． [4] 桂长清，柳瑞华．密封铅蓄电池的电导与容量的关系[J]． 电池，2002，(2)：74—76． [5] 余沛亮，陈体衔．阀控密封铅蓄电池 内阻I-J]．蓄 电池， 1995 ，(3)：3—5． [62 许俊现，李志斌．用电导技术提高阀控式蓄电池维护质量 I-J]．电力系统通信，2004，(11)：7-8． [7] 徐曼珍．新型蓄电池原理与应用[Mj．北京 ：人民邮电出 版社．2005． 维普资讯 http://www.cqvip.com